DE102011115484A1

DE102011115484A1 - Verbesserte Schneidspitze und diese einsetzendes Rundlaufschneidwerkzeug

Info

Publication number: DE102011115484A1
Application number: DE102011115484A
Authority: DE
Inventors: Vladimir Volokh; Karthik Sampath
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2011-10-10
Publication date: 2012-04-19
Anticipated expiration: 2031-10-11
Also published as: DE102011115484B4; GB2484597B; US20120093600A1; CN102699389A; CN102699389B; GB201117874D0; BRPI1106940A2; FR2966068A1; US8979445B2; CA2750373A1; GB2484597A

Abstract

Ein Rundlaufschneidwerkzeug (30) zur Durchführung von Lochschneidvorgängen an einem Werkstück weist ein erstes Ende (32) auf, das so strukturiert ist, dass es das Werkstück in Eingriff nimmt und Schneidvorgänge daran vornimmt. Das erste Ende (32) ist von einem Schneidprofil definiert. Das Schneidwerkzeug (30) weist auch ein gegenüberliegendes zweites Ende (34), das so strukturiert ist, dass es in einer Werkzeugmaschine montiert wird, eine mittlere Längsachse (36), die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Ende (32, 34) erstreckt, und einen allgemein zylindrischen Körper (42) auf, der um die mittlere Längsachse (36) zwischen dem ersten Ende (32) und dem gegenüberliegenden zweiten Ende (34) angeordnet ist. Das Schneidprofil umfasst einen ersten Abschnitt (46) neben der mittleren Längsachse (36), der allgemein in einem ersten Winkel (α1) bezüglich der mittleren Längsachse (36) angeordnet ist, einen zweiten Abschnitt (48) neben dem ersten Abschnitt (46), der allgemein in einem zweiten Winkel (α2) bezüglich der mittleren Längsachse (36) angeordnet ist, und einen dritten Abschnitt (50) neben dem zweiten Abschnitt (48), der allgemein in einem dritten Winkel (α3) bezüglich der mittleren Längsachse (36) angeordnet ist. Der zweite Winkel (α2) ist größer als der erste und der dritte Winkel (α1, α3).

Description

HINTERGRUND
Erfindungsgebiet
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Rundlaufschneidwerkzeuge und insbesondere auf Schneidspitzen für Rundlaufschneidwerkzeuge.
Stand der Technik
Rundlaufschneidwerkzeuge wie der in 1 und 2 gezeigte genutete Bohrer 10 sind bekannt. Derartige Bohrer sind allgemein aus einer Schneidspitze 12, die sich an oder in der Nähe eines ersten Endes 14 befindet, einem Montageabschnitt 16, der sich an oder in der Nähe eines zweiten Endes 18 befindet, und einem Körperabschnitt 20 gebildet, der um eine mittlere Längsachse 22 angeordnet ist, die sich allgemein zwischen dem ersten Ende 14 und dem zweiten Ende 18 erstreckt. Der Körperabschnitt 20 hat eine allgemein zylindrische Form und weist mehrere darin angeordnete Spiralnuten 24 auf.
Die Schneidspitze 12 ist so strukturiert, dass sie Schneidvorgänge an einem nicht gezeigten Werkstück ausführt, zu denen im Falle von genuteten Bohrern Lochschneidvorgänge gehören. Zur leichteren Durchführung von derartigen Schneidvorgängen wird die Schneidspitze 12 bekannterweise mit einem geraden, sich verjüngenden Profil 26 (2) versehen, das allgemein in einem Winkel φ zu der mittleren Längsachse 22 angeordnet ist.
Derartige Schneidspitzen mit geraden sich verjüngenden Profilen eignen sich allgemein zwar für viele Anwendungen, aber Verbesserungen sind immer angebracht. Bei der Durchführung von Lochschneidvorgängen an vielen Materialien ist beispielsweise die Aufrechterhaltung einer sauberen Oberflächenbeschaffenheit oft von entscheidender Bedeutung. Technische Materialien wie kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe sind in dieser Hinsicht besonders empfindlich. Bekannte Bohrerauslegungen sind üblicherweise entweder nicht in der Lage, derartige gewünschte Oberflächenbeschaffenheiten zu erzielen, oder sind dazu über eine unzufriedenstellend kurze Nutzungsdauer hinweg in der Lage.
Es besteht daher Bedarf nach verbesserten Schneidspitzenprofilen zum Schneiden von technischen Materialien.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Derartige Mängel im Stand der Technik werden durch Ausführungsformen der Erfindung angesprochen, die auf eine verbesserte Schneidspitze und ein Rundlaufschneidwerkzeug mit einer verbesserten Schneidspitze gerichtet sind.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Rundlaufschneidwerkzeug zur Durchführung von Lochschneidvorgängen an einem Werkstück bereitgestellt. Das Rundlaufschneidwerkzeug umfasst Folgendes: ein erstes Ende, das so strukturiert ist, dass es das Werkstück in Eingriff nimmt und Schneidvorgänge daran vornimmt, und das von einem Schneidprofil definiert ist, ein gegenüberliegendes zweites Ende, das so strukturiert ist, dass es in einer Werkzeugmaschine montiert wird, eine mittlere Längsachse, die sich zwischen dem ersten Ende und dem gegenüberliegenden zweiten Ende erstreckt, und einen allgemein zylindrischen Körper, der um die mittlere Längsachse zwischen dem ersten Ende und dem gegenüberliegenden zweiten Ende angeordnet ist, wobei der allgemein zylindrische Körper eine Außenfläche hat. Das Schneidprofil umfasst Folgendes: einen ersten Abschnitt neben der mittleren Längsachse, der allgemein in einem ersten Winkel bezüglich der mittleren Längsachse angeordnet ist, einen zweiten Abschnitt neben dem ersten Abschnitt, der allgemein in einem zweiten Winkel bezüglich der mittleren Längsachse angeordnet ist, und einen dritten Abschnitt neben dem zweiten Abschnitt, der allgemein in einem dritten Winkel bezüglich der mittleren Längsachse angeordnet ist. Der zweite Winkel ist größer als der erste Winkel und der zweite Winkel ist größer als der dritte Winkel.
Der erste Winkel kann ungefähr 30 Grad bis ungefähr 35 Grad betragen. Der zweite Winkel kann ungefähr 60 Grad betragen. Der dritte Winkel kann ungefähr 40 Grad bis ungefähr 50 Grad betragen.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine verbesserte Schneidspitze für den Einsatz mit einem Schneidwerkzeug zur Durchführung von Lochschneidvorgängen an einem Werkstück bereitgestellt, wenn das Schneidwerkzeug und die Schneidspitze um eine mittlere Längsachse gedreht werden. Die Schneidspitze umfasst Folgendes: einen ersten Abschnitt, der allgemein in einem ersten Winkel bezüglich der mittleren Längsachse angeordnet ist, einen zweiten Abschnitt neben dem ersten Abschnitt, der allgemein in einem zweiten Winkel bezüglich der mittleren Längsachse angeordnet ist, und einen dritten Abschnitt neben dem zweiten Abschnitt, der allgemein in einem dritten Winkel bezüglich der mittleren Längsachse angeordnet ist. Der zweite Winkel ist größer als der erste Winkel und der zweite Winkel ist größer als der dritte Winkel.
Der erste Abschnitt kann neben der mittleren Längsachse angeordnet sein. Der zweite Abschnitt und der dritte Abschnitt können vom ersten Abschnitt radial nach außen angeordnet sein. Der dritte Abschnitt kann vom zweiten Abschnitt radial nach außen angeordnet sein. Der erste Winkel kann ungefähr 30 Grad bis ungefähr 35 Grad betragen. Der zweite Winkel kann ungefähr 60 Grad betragen. Der dritte Winkel kann ungefähr 40 Grad bis ungefähr 50 Grad betragen.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine verbesserte Schneidspitze für den Einsatz mit einem Schneidwerkzeug zur Durchführung von Lochschneidvorgängen an einem Werkstück bereitgestellt, wenn das Schneidwerkzeug und die Schneidspitze um eine mittlere Längsachse gedreht werden. Die Schneidspitze umfasst einen konkav geformten Abschnitt und einen konvex geformten Abschnitt.
Der konvexe Abschnitt kann vom konkaven Abschnitt radial nach außen angeordnet sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein vollständiges Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:
1 eine isometrische Ansicht eines bekannten Rundlaufschneidwerkzeugs,
2 einen Seitenaufriss eines Abschnitts des Rundlaufschneidwerkzeugs aus 1 mit einer Darstellung des Profits der Schneidspitze,
3 eine isometrische Ansicht eines Rundlaufschneidwerkzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
4 einen Endaufriss des Rundlaufschneidwerkzeugs aus 3 mit Blick entlang der Längsachse des Werkzeugs zum zweiten Ende und
5 einen Seitenaufriss der Schneidspitze des Rundlaufschneidwerkzeugs aus 3.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Richtungsangaben, wie sie hierin verwendet werden, wie beispielsweise links, rechts, vorne, hinten, oben, unten und Ableitungen davon beziehen sich auf die Ausrichtung der in den Zeichnungen gezeigten Elemente und stellen keine Einschränkung der Ansprüche dar, es sei denn, sie werden ausdrücklich darin genannt. Identische Teile tragen dieselbe Bezugsnummer in allen Zeichnungen.
Wie hierin verwendet, dient der Begriff „Zahl” zur Benennung einer Menge, die nicht null ist (d. h. eins oder eine Menge größer eins).
3–5 zeigen ein beispielhaftes Rundlaufschneidwerkzeug 30 gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform der Erfindung zur Durchführung von Rundlaufschneidvorgängen an einem nicht gezeigten Werkstück, wenn das Schneidwerkzeug 30 um eine mittlere Längsachse 36 gedreht wird. Das Rundlaufschneidwerkzeug 30 weist ein erstes Ende 32 und ein gegenüberliegendes zweites Ende 34 auf. Nach der Darstellung hat das Schneidwerkzeug 30 zwar die Form eines Bohrers, aber es versteht sich, dass die hier beschriebenen Konzepte auch auf andere Rundlaufschneidwerkzeuge wie beispielsweise modulare Bohrer und Spitzbohrer anwendbar sind.
In 3 weist das Schneidwerkzeug 30 ähnlich wie der oben erwähnte genutete Bohrer 10 einen Montageabschnitt 38, der an oder in der Nähe des ersten Endes 32 angeordnet ist, um das Schneidwerkzeug 30 in einem nicht gezeigten Einspannmechanismus einer Werkzeugmaschine zu montieren, eine Schneidspitze 40, die allgemein am zweiten Ende 34 angeordnet ist, um ein nicht gezeigtes Werkstück in Eingriff zu nehmen und zu schneiden, und einen Körperabschnitt 42 mit allgemein zylindrischer Form auf, der zwischen dem Montageabschnitt 38 und der Schneidspitze 40 angeordnet ist. Im Körperabschnitt 42 sind mehrere, vorzugsweise spiralförmige Nuten 44 vorgesehen.
Im Unterschied zu der Schneidspitze 12 des oben erwähnten genuteten Bohrers 10, bei der ein gerades sich verjüngendes Profil 26 zum Einsatz kommt (2), verwendet die Schneidspitze 40 des Schneidwerkzeugs 30 ein nicht lineares Schneidprofil mit einem allgemein konkav-konvexen Profil, das aus mehreren in verschiedenen Winkeln orientierten Abschnitten gebildet ist. Wie in dem Seitenaufriss von 5 gezeigt, weist das Schneidprofil einen ersten Abschnitt 46 neben der mittleren Längsachse 36 auf, der allgemein in einem ersten Winkel α1 bezüglich der mittleren Längsachse 36 angeordnet ist. Dieser erste Abschnitt 46 definiert allgemein eine Spitze 47 des Schneidwerkzeugs, die ein Werkstück zuerst kontaktiert. Vorzugsweise Liegt α1 zwischen ungefähr 30 Grad und ungefähr 35 Grad. Durch Bereitstellung einer relativ steilen Spitze 47 (und somit eines relativ kleinen Spitzendurchmessers) kann das Schneidwerkzeug 30 ein technisches Material leicht durchdringen.
Das Profil weist ferner einen zweiten Abschnitt 48 auf, der allgemein in einem zweiten Winkel α2 bezüglich der mittleren Längsachse 36 angeordnet ist. Dieser zweite Abschnitt 48 definiert allgemein eine Übergangszone zwischen der Spitze 47 und dem Körperabschnitt 42. Vorzugsweise ist α2 größer als α1, allgemein ungefähr 60 Grad, um eine starke Übergangszone bereitzustellen.
Ein dritter Abschnitt 50, der allgemein in einem dritten Winkel α3 bezüglich der mittleren Längsachse 36 angeordnet ist, schließt das Schneidprofil allgemein ab. Der dritte Abschnitt dient allgemein dazu, an den Ecken eines Lochs, das in ein nicht gezeigtes Werkstück gefräst wird, für verringerten Druck zu sorgen. Dieser verringerte Druck trägt dazu bei, die Delaminierung des Werkstücks, das gefräst wird, zu reduzieren. Vorzugsweise ist α3 kleiner als α2, im Allgemeinen zwischen ungefähr 40 Grad und ungefähr 50 Grad.
Weiterhin in Bezug auf 5 ist ersichtlich, dass der erste und der zweite Abschnitt 46, 48 einen allgemein konvex geformten Abschnitt in der Schneidspitze 40 bilden, während der zweite und der dritte Abschnitt 48, 50 einen allgemein konkaven Abschnitt in der Schneidspitze 40 bilden.
Es wurden zwar spezifische Ausführungsformen der Erfindung detailliert beschrieben, aber für Fachleute ist es offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Alternativen zu diesen Details im Lichte der allgemeinen Lehre der Offenbarung entwickelt werden könnten. Dementsprechend sollen die bestimmten offenbarten Anordnungen nur der Veranschaulichung dienen und sollen den Schutzumfang der Erfindung, der über die volle Breite der beiliegenden Ansprüche sowie etwaiger und aller Äquivalente davon verfügen soll, nicht einschränken.

Claims

Rundlaufschneidwerkzeug (30) zur Durchführung von Lochschneidvorgängen an einem Werkstück, wobei das Rundlaufschneidwerkzeug Folgendes umfasst: ein erstes Ende (32), das so strukturiert ist, dass es das Werkstück in Eingriff nimmt und Schneidvorgänge daran vornimmt, und das von einem Schneidprofil definiert ist, ein gegenüberliegendes zweites Ende (34), das so strukturiert ist, dass es in einer Werkzeugmaschine montiert wird, eine mittlere Längsachse (36), die sich zwischen dem ersten Ende (32) und dem gegenüberliegenden zweiten Ende (34) erstreckt, und einen allgemein zylindrischen Körper (42), der um die mittlere Längsachse (36) zwischen dem ersten Ende (32) und dem gegenüberliegenden zweiten Ende (34) angeordnet ist, wobei der allgemein zylindrische Körper (42) eine Außenfläche hat, wobei das Schneidprofil Folgendes umfasst: einen ersten Abschnitt (46) neben der mittleren Längsachse (36), der allgemein in einem ersten Winkel (α1) bezüglich der mittleren Längsachse (36) angeordnet ist, einen zweiten Abschnitt (48) neben dem ersten Abschnitt (46), der allgemein in einem zweiten Winkel (α2) bezüglich der mittleren Längsachse (36) angeordnet ist, und einen dritten Abschnitt (50) neben dem zweiten Abschnitt (48), der allgemein in einem dritten Winkel (α3) bezüglich der mittleren Längsachse (36) angeordnet ist, und wobei der zweite Winkel (α2) größer als der erste Winkel (α1) ist und der zweite Winkel (α2) größer als der dritte Winkel (α3) ist.
Rundlaufschneidwerkzeug (30) nach Anspruch 1, wobei der erste Winkel (α1) ungefähr 30 Grad bis ungefähr 35 Grad beträgt.
Rundlaufschneidwerkzeug (30) nach Anspruch 1, wobei der zweite Winkel (α2) ungefähr 60 Grad beträgt.
Rundlaufschneidwerkzeug (30) nach Anspruch 1, wobei der dritte Winkel (α3) ungefähr 40 Grad bis ungefähr 50 Grad beträgt.
Verbesserte Schneidspitze (47) für den Einsatz mit einem Schneidwerkzeug (30) zur Durchführung von Lochschneidvorgängen an einem Werkstück, wenn das Schneidwerkzeug (30) und die Schneidspitze (47) um eine mittlere Längsachse (36) gedreht werden, wobei die Schneidspitze (47) Folgendes umfasst: einen ersten Abschnitt (46), der allgemein in einem ersten Winkel (α1) bezüglich der mittleren Längsachse (36) angeordnet ist, einen zweiten Abschnitt (48) neben dem ersten Abschnitt (46), der allgemein in einem zweiten Winkel (α2) bezüglich der mittleren Längsachse (36) angeordnet ist, und einen dritten Abschnitt (50) neben dem zweiten Abschnitt (48), der allgemein in einem dritten Winkel (α3) bezüglich der mittleren Längsachse (36) angeordnet ist, und wobei der zweite Winkel (α2) größer als der erste Winkel (α1) ist und der zweite Winkel (α2) größer als der dritte Winkel (α3) ist.
Schneidspitze (47) nach Anspruch 5, wobei der erste Abschnitt (46) neben der mittleren Längsachse (36) angeordnet ist.
Schneidspitze (47) nach Anspruch 6, wobei der zweite Abschnitt (48) und der dritte Abschnitt (50) vom ersten Abschnitt (46) radial nach außen angeordnet sind.
Schneidspitze (47) nach Anspruch 7, wobei der dritte Abschnitt (50) vom zweiten Abschnitt (48) radial nach außen angeordnet ist.
Schneidspitze (47) nach Anspruch 5, wobei der erste Winkel (α1) ungefähr 30 Grad bis ungefähr 35 Grad beträgt.
Schneidspitze (47) nach Anspruch 5, wobei der zweite Winkel (α2) ungefähr 60 Grad beträgt.
Schneidspitze (47) nach Anspruch 5, wobei der dritte Winkel (α3) ungefähr 40 Grad bis ungefähr 50 Grad beträgt.
Verbesserte Schneidspitze (47) für den Einsatz mit einem Schneidwerkzeug (30) zur Durchführung von Lochschneidvorgängen an einem Werkstück, wenn das Schneidwerkzeug (30) und die Schneidspitze (47) um eine mittlere Längsachse (36) gedreht werden, wobei die Schneidspitze (47) Folgendes umfasst: einen konkav geformten Abschnitt und einen konvex geformten Abschnitt.
Verbesserte Schneidspitze (47) nach Anspruch 12, wobei der konvexe Abschnitt vom konkaven Abschnitt radial nach außen angeordnet ist.